JP3680518B2 - Rotating body driving apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体等の回転体を駆動回転させる回転体の駆動装置、及びデジタル方式によって回転する感光体上に像形成を行う画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式による複写機やプリンタ等では、回転する円筒状の感光体の表面や、ベルト状の感光体を走行させその表面に静電潜像を形成し、形成した静電潜像にトナーを付着させて現像し、このトナー画像を記録紙上に転写,定着して画像を得るようにしている。
【0003】
ここで、画像形成装置の円筒状の感光体、即ち感光体ドラムや、ベルト状感光体を走行させる駆動ローラを回転体と称することにする。
【0004】
そして、一様の速度をもって回転すべき感光体に速度の変動(回転ムラ)が生じるとスモールピッチバンディングの現象が生じ、出力された画像にジッタや画像ムラが生じる。このことは、感光体への書き込みを半導体レーザの走査によって行わせるデジタル方式の電子写真技術においては特に顕著に現れ、感光体の回転の速度変動が書き込み系の副走査方向の速度変動となり書き込みラインの間隔に微妙なずれを生じさせて画像品質を著しく低下させる原因となる。
【0005】
一様の回転速度をもって回転すべき回転体駆動の精度向上のための技術に関しては多くの提案があるが、大きくは次の2つの流れがみられる。
【0006】
一つの流れは、駆動系にフライホイールを組み込むもので、従来フライホイールの着脱を容易化したものが、特開平7−281500号、同8−202205号各公報等に開示されている。また、回転体内にフライホイールを設けるものとして、特開平6−130872号、同6−130874号、同7−302025号、同8−202206号各公報などに開示されている。更に、回転体の周波数特性を検知し、加振周波数との関連で、フライホイールの慣性モーメントを適正化するものが、特開平8−63041号、同8−115041号、同8−220966号各公報等に開示されている。
【0007】
また、もう一つの大きな流れとして、回転体駆動系の途中に弾性部材を組み込んだ歯車やタイミングベルト・プーリーを用いることにより、駆動伝達系の回転方向振動を吸収するというものである。具体的には、特開平6−249321号、同6−294453号、同7−325445号、同7−325446号、同8−54047号各公報等に開示されている。
【0008】
このように、従来技術の中ではフライホイールの使用が回転体の駆動精度向上のための最も有効な技術手段であったが、装置が大型化することと、回転の立ち上がり時に大きなトルクを必要とすることが原理的な問題である。また、フライホイールそのものが回転の運動エネルギーにより回転振動を低減するものであるため、回転体を低速度で回転する場合には、効果が認められるためには回転体に比して大きな径のフライホイールを採用する必要がある。従って、装置の大型化を避けるため、回転体内にフライホイールを設ける場合にも機能的な限界を認めざるを得なかった。
【0009】
近年になって回転体の駆動系の固有振動数を求め、加振周波数との関係を考慮しながら駆動系を設計するということと、固有振動数を中心とする回転系の周波数応答を求め慣性量の設計により周波数特性の形状即ち伝達関数の形状を変化させ、このピーク位置を変更し、駆動系を最適化するという考え方が一般化してきた。この場合の最大の問題点は、一つの回転体駆動系では固有振動数を低周波数領域へ移動させることを考えると必然的にフライホイールの径を大きくするかその重量を大きくすることになる。これは、即ち、基本周波数の固有振動数fが
【0010】
【数1】
【0011】
であらわされるとすると、慣性モーメントIを大きくすることにより、固有振動数fの値を小さくすることに相当する。
【0012】
一方で、駆動系の途中に弾性部材を設けることによって駆動精度の向上をはかることは、駆動系で発生する回転方向の振動成分を弾性部材内で熱に変換し、散逸させるものである。ここには駆動系の周波数特性や伝達関数といった概念が入っていないので、発生する振動の加振周波数や駆動系の構成によりその効果が予測できず、効果のレベルもまちまちであった。
【0013】
特願平9−74849号明細書においては、固有振動数と伝達ゲインのコントロールが容易に可能であるが、粘弾性部材の損失係数を大きくし、共振ゲインを下げると、振動減衰域のゲインが上がり、防振特性が低下する問題がある。更に、負荷条件や、ラインスピードが変化した場合、加振周波数や固有振動数が変化し最適な防振特性が得られない場合がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
デジタル方式の画像形成装置の開発では、性能が向上するに従って、レーザ書き込みによる1ドットラインの再現性が厳密に求められ、駆動系に要求される精度も急速に厳しいものになった。ここで要求される精度は、レーザによる書き込みの副走査方向の均一性が視覚系の可視感度との関係で保証されるレベルであり、記録密度が600dpiから2400dpiといった高密度記録化に伴って、スモールピッチバンディングが人間に認識できない高レベルを満足する高精度の回転ムラのない回転体の駆動が要求される。
【0015】
このため、従来技術の範囲においては、回転体の駆動の高精度化には高精度歯車や、駆動の専用化、大型のフライホイールの採用などが一般に行われている。しかしフライホイールの採用は既に述べたように重量や装置が大きくなることは避けられない。更に電子写真方式のプリンターを提供する為にも、軽量、コンパクト、低コストで高精度な駆動を構成するという要求の為に、歯車駆動力を弾性部材を介して感光体ドラム等の回転体に伝達する構造等が提案されている。ところがこの技術においては、弾性部材のみでは、固有振動数以上の速度ムラ低減効果は大きいが、共振領域のゲインが大きくなり、共振領域近傍の速度ムラや、負荷変動の影響を大きく受け、バンディングが悪化する問題があった。
【0016】
本発明は、それらの問題を解決する新しい構造により、軽量、コンパクト、低コストで、外乱等による影響を受けにくく、高精度な駆動が達成することにより、高画質の画像出力を可能とする回転体の駆動装置、及び画像形成装置の提供を目的とする。
【0017】
特願平9−74849号明細書においては、これらを解決すべく提案がなされているが、共振ゲインを下げるために、粘弾性部材の損失係数を上げると振動減衰域のゲインが上がり、防振特性が低下する問題があった。更に、負荷条件や、ラインスピードが変化した場合、加振周波数や固有振動数が変化し最適な防振特性が得られない場合がある。本発明は、それらの問題を解決する新規な構造により、軽量、コンパクト、低コストで、外乱等による影響を受けにくく、感光体ドラムやベルト感光体駆動ローラ等を、高精度に駆動することにより、高画質の画像出力する画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の回転体の駆動装置は、回転可能に支持された回転体と、前記回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源の回転駆動力を前記回転体に伝達するための駆動部材と、従動部材と、連結手段とを有する回転体の駆動装置において、前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記従動連結部材は連結用突起部材を有し、前記可撓性梁状部に前記連結用突起部材を当接させて連結させ、前記駆動源の回転駆動力を前記連結手段を介して前記回転体に伝達することを特徴とするものである(請求項1)。
【0019】
また、上記の目的を達成する本発明の回転体の駆動装置は、回転可能に支持された回転体と、前記回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源の回転駆動力を前記回転体に伝達するための駆動部材と、従動部材と、連結手段とから成る伝達手段とを有する回転体の駆動装置において、前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材は連結用突起部材から成り、前記従動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記駆動連結部材の連結用突起部材を前記従動連結部材の前記可撓性梁状部に当接させて連結させ、前記駆動源の回転駆動力を前記連結手段を介して前記回転体に伝達することを特徴とするものである(請求項2)。
【0020】
上記の目的を達成する本発明の画像形成装置は、少なくとも画像を担持する像担持体と、前記像担持体へ画像を形成する作像手段と、前記像担持体或いは該像担持体を保持する回転体を駆動回転させる駆動源と、前記駆動源の回転駆動力を前記像担持体或いは回転体に伝達するための駆動部材と従動部材と連結手段とから成る伝達手段とを有する画像形成装置において、前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材又は従動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記流体封入型防振手段は、前記可撓性梁状部に当接する側に粘弾性部材と、該粘弾性部材に閉蓋された箱体とを有し、該箱体内には、流体流通用のオリフィスを有する仕切り板と、該仕切り板により仕切られた第1の流体室と第2の流体室と、前記第2の流体室と空気室とを移動可能に仕切る防振ゴム膜部材とを備え、前記流体封入型防振手段の第1の流体室及び第2の流体室内に収容される流体は、電界のオン、オフにより粘度が可逆的に変化する電気粘性流体、又は電界及び磁界の同時印加により流体の剪断応力が変化する電気磁気粘性流体であり、駆動系の負荷条件、ラインスピードの変化に応じて最適な防振特性を得るように制御することを特徴とするものである(請求項7)。
【0021】
また、上記の目的を達成する本発明の画像形成装置は、回転可能に支持された回転体と、前記回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源の回転駆動力を前記回転体に伝達するための駆動部材と従動部材と連結手段とから成る伝達手段とを有する回転体の駆動装置において、前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材又は従動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記流体封入型防振手段は、前記可撓性梁状部に当接する側に粘弾性部材と、該粘弾性部材に閉蓋された箱体とを有し、該箱体内には、流体流通用の複数のオリフィスを有する仕切り板と、該仕切り板により仕切られた第1の流体室と第2の流体室と、前記第2の流体室と空気室とを移動可能に仕切る防振ゴム膜部材と、前記複数の各オリフィスを開閉可能にする複数の開閉弁とを備え、前記駆動連結部材に連結する従動連結部材、又は、前記従動連結部材に連結する駆動連結部材には、突起部材が固設され、前記突起部材を前記可撓性梁状部に当接させて連結させ、前記駆動源の回転駆動力を前記駆動連結部材と従動連結部材とから成る連結手段を介して前記回転体に伝達するとともに、前記開閉弁を開閉可能に作動させる駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とにより、所定の開閉弁を開閉させて、前記オリフィスを流通する流体量を可変に制御可能にし、駆動系の負荷条件、ラインスピードの変化に応じて最適な防振特性を得るように制御することを特徴とするものである(請求項8)。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の回転体(感光体ドラム)を装着した画像形成装置の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図1の断面構成図によって説明する。
【0023】
このカラープリンタは、感光体ドラム上に順次形成される各色トナー像を重ね合わせたのち、転写部で記録紙上に1回で転写してカラー画像を形成し、その後、分離手段により像担持体面から剥離する方式のカラー画像形成装置である。
【0024】
図1において、10は直径120mmの円筒状をなす感光体ドラムで、OPC感光体(有機感光体)をドラム基体上に塗布形成したもので、接地されて図示の時計方向に線速100mm/secで駆動回転される。11はスコロトロン帯電器で、感光体ドラム10周面に対し高電位VHの一様な帯電をグリッド電位VGに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与えられる。このスコロトロン帯電器11による帯電に先だって、前プリントまでの感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用いた帯電前除電器(PCL)12による露光を行って感光体周面の除電をしておく。上記の感光体の履歴とは、先行した画像形成時の帯電、画像露光で作像した感光体上に残留した画像パターンをいい、感光体メモリーとも称す。
【0025】
感光体ドラム10への一様帯電ののち、像露光手段13により画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段13は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし回転するポリゴンミラー、fθレンズ、シリンドリカルレンズを経て反射ミラーにより光路を曲げられ走査がなされるもので、感光体ドラム10の回転によって潜像が形成される。本実施例では文字部に対して露光を行い、露光部電位VLの方が帯電電位VHよりも低電位となるような反転潜像を形成する。
【0026】
感光体ドラム10の周縁には、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒色(K)等のトナーとキャリアとから成る二成分現像剤をそれぞれ内蔵した現像器14Y,14M,14C,14Kから成る現像装置14が設けられている。
【0027】
先ず1色目のイエローの現像が、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像剤担持体(以下、現像スリーブと称す)141によって行われる。現像剤はフェライトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるもので、現像剤は後述する現像剤層形成手段によって現像スリーブ141上に100〜600μmの現像剤層厚に規制されて現像領域へと搬送される。
【0028】
現像領域における現像スリーブ141と感光体ドラム10との間隙は現像剤層厚よりも大きい0.2〜1.0mmとして、この間にACバイアスVACとDCバイアスVDCが重畳して印加される。DCバイアスVDCと感光体帯電電位VH、トナーの帯電は同極性であるため、ACバイアスVACによってキャリアから離脱するきっかけを与えられたトナーは、正帯電時にはDCバイアスVDCより電位の高い感光体帯電電位VHの部分には付着せず、DCバイアスVDCより電位の低い露光部電位VL部分に付着し顕像化(反転現像)が行われる。
【0029】
1色目の顕像化が終った後、2色目のマゼンタの画像形成行程に入り、再びスコロトロン帯電器11による一様帯電が行われ、2色目の画像データによる潜像が像露光手段13によって形成される。このとき1色目の画像形成行程で行われたPCL12による除電は、1色目の画像部に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下により飛び散るため行わない。
【0030】
再び感光体ドラム10周面の全面に亘って感光体帯電電位VHに帯電された感光体のうち、1色目の画像のない部分に対しては1色目と同様の潜像がつくられ現像が行われるが、1色目の画像がある部分に対し再び現像を行う部分では、1色目の付着したトナーにより遮光とトナー自身のもつ電荷の影響によって、1色目の露光部電位VLよりも若干高い電位VMの潜像が形成され、DCバイアスVDCと電位VMの電位差に応じた現像が行われる。
【0031】
3色目のシアン、4色目の黒色についても2色目のマゼンタと同様の画像形成行程が行われ、感光体ドラム10周面上には4色の顕像が形成される。
【0032】
上記各現像器14Y,14M,14C,14Kに新規の各色トナーを制御して補給するトナー供給装置は、着脱可能な複数のトナーカートリッジ15(Y,M,C,K)、トナー貯蔵手段16(Y,M,C,K)、トナー搬送手段161(Y,M,C,K)から構成されている。
【0033】
一方、給紙カセット20より半月ローラ21を介して搬出された一枚の転写材(転写紙等)Pは、中間給紙ローラ対22A,22Bを経て、レジストセンサ位置近傍で一旦停止し、転写のタイミングの整った時点で、給紙部のレジストローラ対23の回転作動により転写域へと給紙される。
【0034】
転写域においては転写のタイミングに同期して感光体ドラム10の周面にトナー像を転写するための電圧を印加する転写手段17が圧接され、給紙された転写材Pを挟着して多色像が一括して転写される。
【0035】
次いで、転写材Pは鋸歯電極等の分離手段18によって除電され、感光体ドラム10の周面より分離して定着装置24に搬送され、熱ローラ(上ローラ)241と圧着ローラ(下ローラ)242の加熱、加圧によってトナーを溶着したのち、排紙ローラ対25A,25B,25Cを経て装置外部の排紙トレイ26上に排出される。なお、転写手段17は転写材Pの通過後感光体ドラム10の周面より退避離間して、次なるトナー像の形成に備える。
【0036】
一方、転写材Pを分離した感光体ドラム10は、クリーニング装置19のブレード191の圧接により残留トナーを除去・清掃され、再びPCL12による除電とスコロトロン帯電器11による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。なお、ブレード191は感光体面のクリーニング後、直ちに移動して感光体ドラム10の周面より退避する。ブレード191によってクリーニング装置19内に掻き落された廃棄トナーは、スクリュー192により排出されたのち、図示しない廃トナー回収容器内へ貯留される。
【0037】
図2(a)は感光体ドラム10と駆動機構30を示す斜視図である。図2(b)は感光体ドラム10と駆動機構30の部分断面図である。
【0038】
駆動機構30はパルスモータ等の駆動用モータ(駆動源)M1とそれに連結した歯車列31〜33から成る。歯車列31〜33の最終歯車33は、感光体ドラム10と同軸上に回転可能に設けた駆動歯車(駆動伝達部材)34と噛み合っている。
【0039】
感光体ドラム10の両端部に取り付けられたフランジ(従動伝達部材)101には軸103が嵌合している。よって一方のフランジ101の端面と前記の駆動歯車34の側面とは所定の間隔をもって位置していて、駆動歯車34に設けた連結用弾性体(駆動連結部材)35と、フランジ101により設けた連結用突起部材(従動連結部材)36によって前記駆動用モータM1の駆動力は感光体ドラム10に伝達される。
【0040】
図示した実施形態では、軸103は画像形成装置の本体に対して固定して支持されていて、駆動歯車34は図示しないベアリング、例えばオイルレスベアリングを介して軸103に嵌合し、感光体ドラム10に取り付けられたフランジ101はベアリング102を介して軸103に嵌合している。なお、軸103を画像形成装置本体に対して回動可能に支持し、感光体ドラム10を軸103に対して固定する構成であっても差し支えない。
【0041】
図3(a)は、感光体ドラム10と連結手段を示す斜視図である。
【0042】
図3(b)は、連結用弾性体35の一実施形態の構造を示す正面図である。
【0043】
前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成る。前記駆動連結部材は、弾性変形可能な両端支持梁部(可撓性梁状部)351を有する弾性体部材35と、前記両端支持梁部351の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段37とが設けられている。前記従動連結部材は連結用突起部材36から成り、両端支持梁部351に連結用突起部材36を当接させて連結させ、駆動源M1の回転駆動力を駆動連結部材と従動連結部材とから成る連結手段を介して感光体ドラム10のフランジ101に伝達する
駆動歯車34と感光体ドラム10のフランジ101との間で駆動伝達を行う弾性体部材35には、両端支持梁部351を有した連結用弾性体351が駆動歯車34の端面に設けられ、両端支持梁部351が駆動歯車34のほぼ半径方向となる位置関係に固設されている。フランジ101の端面には、棒状で剛体の連結用突起部材36が固設されている。そして組み立てられた状態においては、図3(b)に示すように連結用突起部材36は連結用弾性体35の両端支持梁部351のほぼ中央位置に当接し、駆動歯車34の回転に伴って連結用突起部材36は両端支持梁部351を介して矢示方向に押され、感光体ドラム10への駆動伝達がなされる。
【0044】
本実施形態の駆動連結部材では、両端支持梁部351の連結用突起部材36の当接点とは反対側に一定の圧縮率で変形しながら面接触する流体封入型防振手段37が設けられている。本発明は弾性的な変形挙動によって回転体と駆動源から成る駆動系の固有振動数を決定する両端支持梁部(第1の弾性部材)351と、両端支持梁部351の弾性的な挙動に作用し、その減衰特性を増加させる流体封入型防振手段(第2の弾性部材)37とを駆動伝達部に有するもので、以下これに関して詳しく説明する。
【0045】
本実施形態の連結用弾性体35はポリアセタール(POM)を材料とする樹脂成型部材であって、例えば3本のネジによって駆動歯車34に強固に固定されている。両端支持梁部351は、厚さ1.8mm、長さ35mmの両端固定の両持梁であって、これにより固有振動数が決定する。連結用弾性体35の材料としては、上記以外にABS樹脂、SUS合金、亜鉛メッキ綱板(SECC−C−20/20)、アルミニウム合金等弾性特性を有した工業用樹脂材や金属材を選択的に用いることができる。また実施形態においては、両端支持梁部351の形態をなしているが、図3(c)に示すような片持ち支持梁部352の形態をなしていても差し支えない。
【0046】
なお、図3中の一点鎖線の矢印は、連結用突起部材36の連結用弾性体35への挿入方向、及び駆動歯車34と連結用弾性体35の回転方向を示す。
図4に連結手段の他の実施の形態を示す。なお、図中で図3と同じ機能を有する部分には同符号を付している。
【0047】
図4(a)の斜視図で示すように、両端支持梁部351を有した連結用弾性体35は、フランジ101の端面に設けられ、両端支持梁部351がフランジ101のほぼ半径方向となる位置関係に固設されている。そして両端支持梁部351には、流体封入型防振手段37が当接した形で圧入されている。また、駆動歯車34の端面には棒状で剛体の連結用突起部材36が固設されていて、組立られた状態では図4(b)に示すように連結用突起部材36は両端支持梁部351のほぼ中央位置に当接し、駆動歯車34の回転に伴って連結用突起部材36は両端支持梁部351を矢示方向に押して、感光体ドラム10への駆動伝達が行われる。
【0048】
図5(a)は流体封入型防振手段37の断面図、図5(b)は流体封入型防振手段37のA−A断面図である。
【0049】
流体封入型防振手段37は、連結用弾性体35の可撓性梁状部(両端支持梁部351又は片持ち支持梁部352)に当接する側に粘弾性部材371と、粘弾性部材371に閉蓋された箱体370とから成る。箱体370内のほぼ中央には、流体流通用のオリフィス372Aを有する仕切り板372が固定されている。箱体370の内部は、仕切り板372により仕切られた上方の第1の流体室373と、下方の第2の流体室374と、第2の流体室374と最下方の空気室375とを移動可能に仕切る防振ゴム膜部材376とを備えている。第1の流体室373と第2の流体室374には、粘性流体が密封収容され、空気室375には空気又は気体が封入されている。
【0050】
連結用弾性体35としては、ポリアセタール(POM)、ABS等の樹脂、又はステンレス鋼(SUS)、SECC、アルミニウム合金等が用いられる。流体封入型防振手段37の防振ゴム部材376としては、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、シリコンゲル、オイル含浸多孔質ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂に高い振動吸収性能を付加した高機能材料が用いられる。粘性流体としては、シリコンオイル、電気粘性流体(ER流体)、電気磁気粘性流体(EMR流体)等が用いられる。
【0051】
本実施形態の粘弾性部材371には、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、シリコンゲル、オイル含浸多孔質ゴム、ブチルゴム、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂に高い振動吸収性能を付加した高機能材料が用いられる。
【0052】
流体封入型防振手段37は、JISゴム硬度が20度ないし100度、好ましくは40度ないし80度の間にある弾性体で、流体封入型防振手段37内での内部摩擦の大きさを表す力学的損失係数tanδが0.3以上、好ましくは0.5以上の粘弾性体に構成し、前記回転体10又は該回転体10と一体回転するフライホイールと、連結用弾性体35と、流体封入型防振手段37から成る駆動伝達系のバネ定数や減衰係数で成り立つねじりの固有振動数が5〜60Hzにコントロールすることができる。
【0053】
このような特性を有した流体封入型防振手段37は、図3(b)に示すように圧縮率1%から15%の予め圧縮された状態で、可撓性梁状部351の連結用突起部材36の当接点とは反対側に一定面積で面接触している。
【0054】
本発明者は、慣性モーメント27000gcm2の感光体ドラム10について、JISゴム硬度が61度の流体封入型防振手段37を用い、圧縮率10%をもって可撓性梁状部351の裏面側に当接するよう構成し、損失係数tanδが1.9、ねじりの固有振動数が15Hzの可撓性梁状部351に対して流体封入型防振手段37を当接することにより、回転体10の慣性モーメントは10000g・cm2〜30000g・cm2で伝達係数のゲインの低減を可能とし、最適な防振特性が得られた。
【0055】
図6は本発明の回転体の駆動装置を、ベルト感光体駆動に適用した実施の形態を示す構成図である。なお、図中で図2と同じ機能を有する部分には同符号を付している。また、前記実施の形態と異なる点を説明する。
【0056】
駆動用モータ(駆動源)M1による駆動力が歯車31から駆動歯車34に伝達され、駆動歯車34内に設けられた連結用弾性体35と、フライホイール104と一体をなす連結用突起部材36とから成る連結手段を介してフライホイール104に伝達される。フライホイール104の駆動軸105はフライホイール104と連結されているが、駆動歯車34とは連結していない。そのため、駆動軸105と駆動歯車34とは別体として回転し、駆動歯車34の駆動は、駆動軸を通して伝達せず、連結用弾性体35と連結用突起部材36とから成る連結手段を介して伝達される。
【0057】
フライホイール104に伝達された速度ムラは、連結手段とフライホイール104の慣性により速度ムラが低減しており、この駆動回転は、ベルトカートリッジ106を着脱可能とする連結部材(カップリング)107を介して駆動ローラ108に伝達され、駆動ローラ108と従動ローラ109間に巻回されたベルト感光体110を防振して高精度に駆動することが出来る。
【0058】
図7(a)は連結部材(カップリング)107の側面図、図7(b),(b)は連結部材107の断面図を示す。
【0059】
連結部材107は、感光体側の連結継ぎ手107Aと、フライホイール104側の連結継ぎ手107Bとから成る。連結継ぎ手107Aは複数の凸部を有する雄型であり、連結継ぎ手107Bは複数の凹部を有する雌型である。連結継ぎ手107Aを連結継ぎ手107Bとを軸方向を一致させて嵌合させることにより、感光体側の駆動軸とフライホイール104側の駆動軸とが連結される。
【0060】
図8は加振周波数と伝達関数のゲイン(入力周波数に対する出力周波数に比を示す振動伝達率)との関係を示す特性図である。
【0061】
従来のソリッド型の防振ゴムは、損失係数を大きくすると、共振は抑えられるが、防振域は悪化の方向にゆくという特性をもつのに対して、粘性流体とオリフィスと防振ゴム部材との組み合わせにより、共振領域では損失係数を大きく、防振領域では損失係数を小さくできることから、図6に示すような理想的な振動特性を示す。
【0062】
上記の構成により、慣性体(駆動歯車、フライホイール、感光体ドラム、ベルト感光体の駆動ローラ等)の慣性モーメントと弾性部材でねじりの固有振動数を支配的に、流体封入型防振手段37で減衰係数を支配的に自在にコントロールすることができ、設計の自由度が格段に向上する。感光体駆動系の固有振動数と減衰係数を自由に設定出来るということは、具体的な効果として、固有振動数よりも高周波の領域においては、伝達関数のゲインが本来低下する領域にあることにより、速度ムラが低減し、また、減衰部材の効果で、伝達関数のゲインそのものが低減するという効果により、固有振動数近傍の共振レベルが低くなるという効果として現れ、全体として、感光体駆動に関わる速度ムラが効率よく低減し、その結果、感光体駆動精度が著しく向上するという効果を得ることが出来る。
【0063】
また、流体封入型防振手段37の粘弾性部材371を採用することにより、従来のソリッド型の粘弾性部材に比較して、共振ゲインが同程度であれば、流体封入型防振手段37の方が振動減衰領域のゲインが下げられるので、より速度ムラが低減する(図8参照)。
【0064】
最近では、外力の変化に対応して、理想的な振動絶縁特性が得られるように、アクティブに動特性を制御できる制御型防振装置が開発されている。これは、メカニカルな制御方式のものと、電気粘性流体(ER流体)を利用した制御方式のものとがある。ER流体は、電場内に置くと電界の強さに応じて粘性が変化する性質を有する流体で、その反応も可逆的で反応時間も短いという特徴を有する。また、電気磁気粘性流体(EMR流体)は、電界及び磁界に感応する複合粒子を電気絶縁性溶媒に分散させた流体であり、電界と磁界の同時印加による相乗効果によって、EMR流体の剪断応力を可変制御する。
【0065】
図9は回転体の駆動装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【0066】
前記流体封入型防振手段37は、電界発生手段及び/又は磁界発生手段111に接続され、流体制御部112により可変制御される。また、駆動用モータM1は、モータ制御部113により制御される。
【0067】
感光体ドラム10の回転体負荷条件や、ラインスピードが変化したことが検知されると、プロセス制御部114は流体制御部112及びモータ制御部113を制御して、ER流体やEMR流体の粘度を可変する制御を行い、加振周波数や固有振動数の変化に対して最適な防振特性を得ることができる。
【0068】
図10は、ER流体やEMR流体を用いて制御を行った場合の伝達関数の変化を示す特性図である。
【0069】
ラインスピードが2通りある場合の機械において、モータ制御部113からラインスピードが変化した場合のモータ回転数情報をもとに流体の粘度を制御することにより伝達関数の固有振動数と減衰係数を変化させ速度ムラが低減するように制御する。即ち、ラインスピード1の時には、流体粘度小に制御し、ラインスピード2の時には、流体粘度大に制御する。
【0070】
この結果、共振領域近傍の速度ムラや、更に高周波の速度ムラも効率よく低減出来、更に現像駆動部からの振動、或いはクリーニングブレード、転写ローラ等の負荷変動等の外乱に対して強い、安定した駆動系が得られる。また、負荷条件や、ラインスピードが変化した場合においても最適な防振特性が得られ、安定した駆動系が得られる。
【0071】
図10は粘性流体を制御した場合の伝達関数の変化とラインスピードの変化に伴う速度ムラ成分の位置を表しており、これらの関係が共振しなように伝達関数を制御している。
【0072】
図11(a)は回転体の駆動装置の更に他の実施の形態を示すブロック図、図11(b)は流体封入型防振手段38の断面図である。なお、図中で図5、図9と同じ機能を有する部分には同符号を付している。また、前記実施の形態と異なる点を説明する。これは複数のオリフィス382A,382Bを持つ流体封入型防振手段を適用して、制御を行った実施の形態である。
【0073】
前記箱体370内に固定された仕切り板382には、第1のオリフィス382Aと第2のオリフィス382Bとが穿設されている。仕切り板382の下面側には、可動板381が摺動可能に設けられている。可動板381には開口381Aが穿設されている。可動板381は駆動モータM2により移動される。仕切り板382の第2のオリフィス382Bと、可動板381の開口381Aとが一致したとき、この開口位置において第1の流体室373内の流体と、第2の流体室374とが連通する。なお、可動板381の代わりに開口381Aに電磁開閉弁を設けてもよい。また、オリフィスの数は2個に限定されるものではなく、3個以上設けることも可能である
図12は、メカニカル制御を行った場合の伝達関数の変化を示す特性図である。
【0074】
ラインスピードが2通りある場合の機械において、モータ制御部113からラインスピードが変化した場合のモータ回転数情報をもとに流体の粘度を制御することにより伝達関数の固有振動数と減衰係数を変化させ速度ムラが低減するように制御する。即ち、ラインスピード1の時には、流体粘度小に制御し、ラインスピード2の時には、流体粘度大に制御する。
【0075】
主な構成は図11に示す通りである。ラインスピードが2通りある場合の機械において、モータ制御部113からラインスピードが変化した場合のモータ回転数情報をもとに、オリフィスの数を制御することにより伝達関数の固有振動数と減衰係数を変化させ速度ムラが低減するように制御する。
【0076】
図12は制御した場合の伝達関数の変化とラインスピードの変化に伴う速度ムラ成分の位置を表しており、これらの関係が共振しなように伝達関数を制御している。即ち、ラインスピード1の時には、オリフィス数を2個(382A,382B)に制御し、ラインスピード2の時には、オリフィス数を1個(382A)に制御する。
【0077】
図13は、本発明の回転体の駆動装置を適用したカラー画像形成装置の他の実施の形態を示す断面構成図である。
【0078】
なお、図面に使用されている符号について、図1と同じ機能を有する部分には、同符号を付している。また、前記の実施の形態と異なる点を説明する。
【0079】
ドラム状の像担持体である感光体ドラム10は、例えば、透明アクリル樹脂の透明部材によって形成される円筒状の透明樹脂基体を内側に設け、透明の導電層及び有機感光体層(OPC)を該基体の外周に形成したものであり、接地された状態で図13の矢印で示す方向に回転される。感光体ドラム10に駆動源からの駆動力を伝達する駆動連結手段に、前記可撓性梁状部351を有する連結用弾性体35と流体封入型防振手段とを設けることにより、感光体ドラム10は高精度に駆動される。
【0080】
本発明に係わるカラー画像形成装置は、像担持体10の周囲に、帯電手段、像露光手段、現像手段とから成る画像形成ユニットを複数組(図示4組)配設したものである。
【0081】
11Y,11M,11C,11Kはスコロトロン帯電器(以下、帯電器11(Y,M,C,K)という)で、感光体ドラム10の前述した有機感光体層に対し所定の電位に保持されたグリッドと放電ワイヤによるコロナ放電とによって帯電作用を行い、感光体ドラム10に対し一様な電位を与える。
【0082】
13Y,13M,13C,13Kは、画像信号に基づいた像露光を行う像露光手段(以下、露光光学系13(Y,M,C,K)と称す)で、感光体ドラム10の軸方向に配列したLEDと等倍結像系であるセルフォックレンズとから構成される露光光学系で、別体の画像読み取り装置によって読み取られた各色の画像信号がメモリより順次取り出されて前記の各露光光学系13(Y,M,C,K)にそれぞれ電気信号として入力され、感光体ドラム10の回転(副走査)によって潜像を形成する。各露光光学系13(Y,M,C,K)は何れも光学系支持手段として設けた支持部材130に取り付けられて前記感光体ドラム10の基体内部に収容される。
【0083】
14Y,14M,14C,14Kは、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C)及び黒色(K)の各現像剤を収容する現像器で、それぞれ感光体ドラム10の周面に対し所定の間隙を保って回転する現像スリーブ140と、剥ぎ取り磁極を有するマグネットローラ142を備えている。
【0084】
前記の各現像器14(Y,M,C,K)は、前述した帯電器11(Y,M,C,K)による帯電,露光光学系13(Y,M,C,K)による像露光によって形成される感光体ドラム10上の静電潜像を現像バイアス電圧の印加により非接触の状態で反転現像する。
【0085】
原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り装置において、撮像素子により読み取られた画像或いはコンピュータで編集された画像を、Y,M,C及びKの各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納される。
【0086】
画像記録のスタートにより感光体駆動モータの始動により感光体ドラム10を反時計方向(図示矢方向)へと回転し、同時に帯電器11Yの帯電作用により感光体ドラム10に電位の付与が開始される。
【0087】
感光体ドラム10は電位を付与されたあと、前記の露光光学系13Yにおいて第1の色信号即ちイエローYの画像信号に対応する電気信号による露光が開始されドラムの回転走査によってその表面の感光層に原稿画像のイエロー(Y)の画像に対応する静電潜像を形成する。
【0088】
前記の潜像は現像器14Yにより現像スリーブ140上の現像剤が非接触の状態で反転現像され感光体ドラム10の回転に応じイエロー(Y)のトナー像が形成される。
【0089】
次いで感光体ドラム10は前記イエロー(Y)のトナー像の上に更に帯電器11Mの帯電作用により電位を付与され、露光光学系13Mの第2の色信号即ちマゼンタ(M)の画像信号に対応する電気信号による露光が行われ、現像器14Mによる非接触の反転現像によって前記のイエロー(Y)のトナー像の上にマゼンタ(M)のトナー像が順次重ね合わせて形成していく。
【0090】
同様のプロセスにより帯電器11C、露光光学系13C及び現像器14Cによって更に第3の色信号に対応するシアン(C)のトナー像が、また帯電器11(K)、露光光学系13K及び現像器14Kによって第4の色信号に対応する黒色(K)のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体ドラム10の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【0091】
これ等各露光光学系による感光体ドラム10の有機感光層に対する露光はドラムの内部より前述した露光波長に対し透明の基体を通して行われる。従って第2、第3及び第4の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成されたトナー像の影響を全く受けることなく行われ、第1の色信号に対応する画像と同等の静電潜像を形成することが可能となる。なお、各現像器14(Y,M,C,K)による現像作用に際しては、それぞれ現像スリーブ141に対し直流或いは更に交流を加えた現像バイアスが印加され、現像器14(Y,M,C,K)に収容された一成分或いは二成分現像剤による非接触現像が行われて、透明電導層を接地する感光体ドラム10に対して非接触の反転現像が行われるようになっている。
【0092】
感光体ドラム10の周面上に形成されたカラーのトナー像は、一旦中間転写手段として設けた中間転写ベルト40の周面に転写される。中間転写ベルト40はローラ41,42,43及び駆動ローラ44の間に張架され、駆動ローラ44に伝達される動力により感光体ドラム10の周速度に同期して時計方向に循環して搬送される。
【0093】
中間転写ベルト40には駆動ローラ44とローラ42の間のベルト面を感光体ドラム10の周面に接し、駆動ローラ44外周のベルト面を転写部材である転写ローラ45に接していて、それぞれの接触位置においてトナー像の転写域を形成している。
【0094】
駆動ローラ44に駆動源からの駆動力を伝達する駆動連結手段に、前記可撓性梁状部351を有する連結用弾性体35と流体封入型防振手段とを設けることにより、感光体ドラム10は高精度に駆動される。
【0095】
感光体ドラム10周面に付着した状態にある複数色から成るカラートナー像は、先ず前記の中間転写ベルト40との間の接触位置においてローラ42へのトナーと反対極性のバイアス電圧の印加により順次中間転写ベルト40の周面側に転写される。即ち、感光体ドラム10上のカラートナー像は、接地したローラ41の案内によりトナーを散らすことなく転写域へと搬送され、ローラ42に対する1〜2kVのバイアス電圧の印加によって中間転写ベルト40側に効率良く転写される。
【0096】
感光体ドラム10にはクリーニング装置50が、中間転写ベルト40にはクリーニング装置46が圧接し、それぞれの備えるブレードが常時圧接されていて、残留した付着トナーの除去がなされて周面は常に清浄な状態に保たれている。
【0097】
一方、給紙カセット(図示せず)の給紙ローラ22Bの作動により転写材Pが搬出されてタイミングローラ23に給送され、中間転写ベルト40上のカラートナー像の搬送に同期して転写ローラ45の転写域へと給紙される。
【0098】
転写ローラ45は中間転写ベルト40の周速度に同期して反時計方向に回動されていて、給紙された転写材Pは転写ローラ45と接地状態にあるローラ33の間のニップ部の形成する転写域において中間転写ベルト40上のカラートナー像に密着され転写ローラ45への1〜2kVのトナーと反対極性のバイアス電圧の印加により順次カラートナー像は転写材P上に転写される。
【0099】
カラートナー像の転写を受けた転写材Pは除電され、搬送板27を介して定着装置24に搬送され、熱ローラ241と圧着ローラ242との間に挟着搬送して加熱され、トナーを溶着して定着がなされたのち排紙ローラ25Aを介して装置外部に排出される。
【0100】
感光体ドラム10及び駆動ローラ44に、可撓性梁状部351を有する連結用弾性体35と流体封入型防振手段とを設けることにより、感光体ドラム10及び中間転写ベルト40は高精度に駆動され、高画質のカラー画像を安定して出力することができる。
【0101】
図14は像担持体として、中間転写ドラム60を使用したカラー画像形成装置の断面構成図である。この中間転写ドラム60を使用した場合には、回動する感光体ドラム10上に形成された静電潜像を現像スリーブ140とマグネットローラ142とを備えた現像器14Yにより現像してY色トナー像を形成し、このY色トナー像を感光体ドラム10から中間転写ドラム60に転写し、同様にして、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を現像器14Mにより現像してM色トナー像を形成し、このM色トナー像を感光体ドラム10から中間転写ドラム60に転写し、以下同様にして、C色トナー像及びK色トナー像を感光体ドラム10から中間転写ドラム60に順次転写する。更に、中間転写ドラム60と転写ローラ17とが接する転写部において、多色トナー像(Y,M,C,K)を転写材Pに一括して静電転写したのち、分離手段18により分離して、定着装置24により画像を定着する。
【0102】
このカラー画像形成装置においても、感光体ドラム10及び中間転写ドラム60に、可撓性梁状部351を有する連結用弾性体35と流体封入型防振手段とを設けることにより、感光体ドラム10及び中間転写ドラム60は高精度に駆動され、高画質のカラー画像を安定して出力することができる。
【0103】
図15は、本発明の回転体の駆動装置を適用したカラー画像形成装置の更に他の実施の形態を示す断面構成図である。
【0104】
このカラー画像形成装置は、図13と同様に、像担持体10の周囲に、帯電手段11(Y,M,C,K)、像露光手段13(Y,M,C,K)、現像手段14(Y,M,C,K)とから成る画像形成ユニットを複数組(図示4組)配設したものである。但し、像担持体として可撓性の無端ベルト状の感光体(以下、ベルト感光体とも称す)110を、像露光手段14(Y,M,C,K)としてレーザビーム走査光学装置を使用したものである。
【0105】
ベルト感光体110は、駆動ローラ108及び従動ローラ109A,109Bに張架され、テンションローラ116の作用により緊張状態にされ、内周面に設けられたバックアップ部材117により局部的に当接しながら、図示の時計方向に回動する。バックアップ部材117は、現像スリーブ141(Y,M,C,K)の現像領域及び像露光手段13(Y,M,C,K)の結像位置を位置決めしている。
【0106】
張架された無端ベルト状の感光体110の外周側面には、4組の帯電手段11(Y,M,C,K)、像露光手段13(Y,M,C,K)、現像手段14(Y,M,C,K)から成る像形成手段が設けられている。
【0107】
画像記録のスタートにより、駆動モータが回動して駆動ローラ108を介してベルト感光体110は図示の時計方向へと回転し、スコロトロン帯電器11(Y)の帯電作用によりベルト感光体110への電位の付与が開始される。ベルト感光体110は電位を付与されたあと、像露光手段13(Y)において第1の色信号即ちイエロー(Y)の画像信号に対応する電気信号による露光が開始され、ベルトの回転(副走査)によってその表面の感光層に現像画像のイエロー(Y)の画像に対応する静電潜像を形成する。この潜像は現像器14(Y)により現像スリーブ141(Y)上に付着搬送された現像剤が非接触の状態で反転現像され、ベルト感光体110の回転に応じてイエロー(Y)のトナー像が形成される。
【0108】
次いでベルト感光体110はイエロー(Y)のトナー像の上に更にスコロトロン帯電器11(M)の帯電作用により電位が付与され、像露光手段13(M)の第2の色信号即ちマゼンタ(M)の画像信号に対応する電気信号による露光が行われ、現像器14(M)による非接触の反転現像によって前記のイエロー(Y)のトナー像の上にマゼンタ(M)のトナー像が重ね合わせて形成される。
【0109】
同様のプロセスによりスコロトロン帯電器11(C)、像露光手段13(C)及び現像器14(C)によって更に第3の色信号に対応するシアン(C)のトナー像が、またスコロトロン帯電器11(K)、像露光手段13(K)及び現像器14(K)によって第4の色信号に対応する黒色(K)のトナー像が順次重ね合わせて形成され、ベルト感光体110の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【0110】
現像器14(Y),14(M),14(C)及び14(K)による現像作用に際しては、それぞれ現像スリーブ141(Y),141(M),141(C)及び141(K)に対し直流或いは更に交流を加えた現像バイアスが印加され、現像スリーブ141上に付着した一成分或いは二成分現像剤による非接触現像が行われて、導電層を接地したベルト感光体110に対してベルト感光体110の帯電と同極性の直流バイアスが印加された現像スリーブ141から感光体上の露光部にトナーを付着させる非接触の反転現像が行われる。
【0111】
かくして、ベルト感光体110の周面上に形成されたカラーのトナー像はスコロトロン帯電器11(F)によって付着トナーの電位が揃えられたのち転写前露光器12によって除電が行われ、転写部において、給紙装置である給紙カセット20(A),20(B)或いは手差し部から送り出され、レジストローラ対23へと搬送され、レジストローラ対23の駆動によってベルト感光体110上のトナー像領域と同期して給紙される転写紙上に、ベルト感光体110の駆動用の駆動ローラ108の下部に対向して配置された転写ローラ17により転写される。
【0112】
トナー像の転写を受けた転写紙は、駆動ローラ108の曲率に沿ったベルト感光体110周面より分離されたのち、定着装置24へ搬送され、定着装置24において加熱・圧着されてトナーが転写紙上に溶着・定着されて定着装置24より排出され、排紙ローラ対25A,25B,25Cにより搬送されて、上部に設けられた排紙トレイ26に転写紙上のトナー像面を下面にして排出される。
【0113】
一方、転写紙を分離したベルト感光体110はクリーニング装置19においてクリーニングブレード191によってベルト感光体110面の摺擦がなされ、残留トナーの除去・清掃がなされて、次の原稿画像のトナー像の形成を続行するか、もしくは一旦停止して待機する。なお次の原稿画像のトナー像の形成が続いて行われるときは、帯電前除電器12によるベルト感光体110の感光体面への露光が行われて前歴の除去がなされる。
【0114】
この実施の形態においても、駆動ローラ108に、図示しない可撓性梁状部351を有する連結用弾性体35と流体封入型防振手段とを設けることにより、駆動ローラ108を速度変動なく、一定の速度で移送できる。従ってベルト感光体110は高精度に駆動され、高画質のカラー画像を安定して出力することができ、画像品質を著しく向上させることができる。
【0115】
また、本発明の回転体の駆動装置は、例えばドラム状の回転体に感光フィルムを巻き付け、回転体を一様速度で回転させながら、ポリゴンミラー等によって走査を行うレーザ光で感光フィルム上に画像記録を行う記録装置に適用しても優れた効果を得ることができる。
【0116】
本発明によるときは、第1の弾性部材(梁部)によって回転体のねじりの固有振動数を支配的に、第2の弾性部材(粘弾性体)によって減衰係数を支配的に自在にコントロールすることが出来、設計の自由度が格段に向上する。回転体駆動系の固有振動数と減衰係数を自由に設定できるということは、具体的な効果として、固有振動数よりも高周波の領域においては、伝達関数のゲインが本来低下する領域にあることにより、速度ムラが低減し、また、減衰部材の効果で、伝達関数のゲインそのものが低減するという効果により、固有振動数近傍の共振レベルが低くなるという効果として現れ、全体として回転体駆動に関わる速度ムラが効率よく低減し、回転体駆動精度が著しく向上するという効果を得ることができる。
【0117】
この結果、共振領域近傍の速度ムラ、画像形成装置にあっては現像駆動部からの振動、或いはブレード、転写ローラ等の負荷変動等の外乱に対して強い、安定した駆動系が得られる。
【0118】
【発明の効果】
本発明による回転体の駆動装置により、負荷変動や、駆動系の速度ムラによる影響を極めて小さく出来るため、回転体や画像を形成する感光体ドラムは、常に高精度かつ安定した回転が得られる。また、負荷条件や、ラインスピードが変化した場合においても最適な防振特性が得られるため従来のソリッド型に比較して、より高精度な駆動が可能である(請求項1、2)。
【0119】
本発明による回転体の駆動装置を備えた画像形成装置は、感光体の速度ムラに起因する主要な画像トラブルであるスモールピッチ・バンディングを著しく低減させ、これを人間に認識出来ないレベルとし、高画質の画像を安定して提供することが出来る(請求項7、8)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転体駆動装置を装着した画像形成装置の一例であるカラープリンタの断面構成図。
【図2】感光体ドラムと駆動機構を示す斜視図及び部分断面図。
【図3】感光体ドラムと連結手段を示す斜視図及び連結用弾性体の構造を示す正面図。
【図4】感光体ドラムと連結手段の他の実施の形態を示す斜視図及び連結用弾性体の構造を示す正面図。
【図5】流体封入型防振手段の断面図及び流体封入型防振手段のA−A断面図。
【図6】本発明の回転体駆動装置を、ベルト感光体駆動に適用した実施の形態を示す構成図。
【図7】連結部材の側面図及び断面図。
【図8】加振周波数と伝達関数のゲインとの関係を示す特性図。
【図9】回転体の駆動装置の他の実施の形態を示すブロック図。
【図10】ER流体やEMR流体を用いて制御を行った場合の伝達関数の変化を示す特性図。
【図11】回転体の駆動装置の更に他の実施の形態を示すブロック図及び流体封入型防振手段の断面図。
【図12】メカニカル制御を行った場合の伝達関数の変化を示す特性図。
【図13】本発明の回転体駆動装置を適用したカラー画像形成装置の他の実施の形態を示す断面構成図。
【図14】本発明の回転体駆動装置を適用した中間転写ドラムを備えたカラー画像形成装置の実施の形態を示す断面構成図。
【図15】本発明の回転体駆動装置を適用したベルト感光体を備えたカラー画像形成装置の実施の形態を示す断面構成図。
【符号の説明】
10 回転体(感光体ドラム、像担持体)
101 フランジ
104 フライホイール
108,44 駆動ローラ
110 ベルト感光体
111 電界磁界発生手段
112 流体制御部
113 モータ制御部
114 プロセス制御部
115 オリフィス制御部
30 駆動機構
34 駆動歯車(駆動伝達部材)
35 連結用弾性体(弾性体部材、駆動連結部材)
351 両端支持梁部(可撓性梁状部)
352 片持ち支持梁部(可撓性梁状部)
36 連結用突起部材(従動連結部材)
37,38 流体封入型防振手段
371 粘弾性部材
372 仕切り板
372A,382A,382B オリフィス
373 第1の流体室
374 第2の流体室
375 空気室
376 防振ゴム部材
381 可動板
381A 開口
M1,M2 駆動モータ(駆動源)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device for a rotating body that drives and rotates a rotating body such as a photoconductor, and an image forming apparatus that forms an image on a photoconductor that rotates by a digital method.
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic copying machine or printer, an electrostatic latent image is formed on the surface of a rotating cylindrical photosensitive member or a belt-shaped photosensitive member, and toner is applied to the formed electrostatic latent image. The toner image is adhered and developed, and the toner image is transferred and fixed on a recording sheet to obtain an image.
[0003]
Here, a cylindrical photosensitive member of the image forming apparatus, that is, a photosensitive drum or a driving roller for running the belt-like photosensitive member is referred to as a rotating member.
[0004]
When a speed fluctuation (rotational unevenness) occurs in the photosensitive member that should rotate at a uniform speed, a phenomenon of small pitch banding occurs, and jitter and image unevenness occur in the output image. This is particularly noticeable in the digital electrophotographic technique in which writing on the photoconductor is performed by scanning with a semiconductor laser. The fluctuation in the rotation speed of the photoconductor becomes the speed fluctuation in the sub-scanning direction of the writing system. This causes a slight shift in the interval of the image and causes a significant decrease in image quality.
[0005]
There have been many proposals regarding techniques for improving the accuracy of driving a rotating body that should rotate at a uniform rotational speed, but the following two flows can be seen.
[0006]
One flow is to incorporate a flywheel in the drive system, and conventional ones that facilitate the attachment and detachment of the flywheel are disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-281500 and 8-202205. JP-A Nos. 6-130872, 6-130874, 7-302025, and 8-202206 disclose a flywheel in a rotating body. Further, those which detect the frequency characteristics of the rotating body and optimize the inertial moment of the flywheel in relation to the excitation frequency are disclosed in JP-A-8-63041, 8-1-15411, and 8-220966. It is disclosed in the gazette.
[0007]
Another major flow is to absorb the vibration in the rotational direction of the drive transmission system by using a gear or a timing belt / pulley incorporating an elastic member in the middle of the rotating body drive system. Specifically, these are disclosed in JP-A-6-249321, JP-A-6-294453, JP-A-7-325445, JP-A-7-325446, and JP-A-8-54047.
[0008]
As described above, the use of a flywheel is the most effective technical means for improving the driving accuracy of a rotating body in the prior art. However, the device becomes larger and requires a large torque at the start of rotation. This is a fundamental problem. In addition, since the flywheel itself reduces rotational vibration by the kinetic energy of rotation, when the rotating body is rotated at a low speed, the flywheel having a larger diameter than that of the rotating body is required to be effective. It is necessary to adopt a wheel. Therefore, in order to avoid an increase in size of the apparatus, a functional limit has to be recognized even when a flywheel is provided in the rotating body.
[0009]
In recent years, the natural frequency of the drive system of a rotating body is obtained, and the drive system is designed taking into consideration the relationship with the excitation frequency, and the frequency response of the rotary system centered on the natural frequency is obtained and inertia The idea of changing the shape of the frequency characteristic, that is, the shape of the transfer function by designing the quantity, changing the peak position, and optimizing the drive system has been generalized. The biggest problem in this case is that, in consideration of moving the natural frequency to a low frequency region in one rotating body drive system, the diameter of the flywheel is necessarily increased or the weight thereof is increased. This means that the natural frequency f of the fundamental frequency is
[0010]
[Expression 1]
[0011]
This is equivalent to reducing the value of the natural frequency f by increasing the moment of inertia I.
[0012]
On the other hand, improving the driving accuracy by providing an elastic member in the middle of the drive system converts the vibration component in the rotational direction generated in the drive system into heat in the elastic member and dissipates it. Since the concept of the frequency characteristics and transfer function of the drive system is not included here, the effect cannot be predicted depending on the excitation frequency of the generated vibration and the configuration of the drive system, and the level of the effect varies.
[0013]
In Japanese Patent Application No. 9-74849, it is possible to easily control the natural frequency and the transfer gain. However, if the loss coefficient of the viscoelastic member is increased and the resonance gain is lowered, the gain of the vibration damping region is increased. As a result, there is a problem that the vibration proof property is lowered. Furthermore, when the load condition or line speed changes, the vibration frequency or natural frequency may change, and optimal vibration isolation characteristics may not be obtained.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the development of digital image forming apparatuses, as the performance has improved, the reproducibility of one dot line by laser writing has been strictly demanded, and the accuracy required for the drive system has also become severe. The accuracy required here is a level at which the uniformity in the sub-scanning direction of writing by the laser is guaranteed in relation to the visual sensitivity of the visual system, and the recording density is increased from 600 dpi to 2400 dpi, There is a need to drive a rotating body with high accuracy and no rotational unevenness that satisfies the high level that small pitch banding cannot be recognized by humans.
[0015]
For this reason, in the range of the prior art, high precision gears, dedicated drive, and large flywheels are generally used to increase the precision of driving the rotating body. However, the adoption of a flywheel inevitably increases the weight and equipment as described above. Furthermore, in order to provide an electrophotographic printer, the gear driving force is applied to a rotating body such as a photosensitive drum via an elastic member in order to provide a lightweight, compact, low-cost and highly accurate drive. A transmission structure has been proposed. However, in this technology, the elastic member alone has a great effect of reducing the speed unevenness above the natural frequency, but the gain in the resonance region increases, and the effect of speed unevenness in the vicinity of the resonance region and load fluctuations greatly affects the banding. There was a problem getting worse.
[0016]
The present invention has a new structure that solves these problems, and is lightweight, compact, low-cost, hardly affected by disturbances, etc., and achieves high-accuracy driving to achieve high-quality image output. An object is to provide a body drive device and an image forming apparatus.
[0017]
In Japanese Patent Application No. 9-74849, proposals have been made to solve these problems. However, in order to lower the resonance gain, if the loss coefficient of the viscoelastic member is increased, the gain in the vibration damping region is increased, and the vibration is prevented. There was a problem that the characteristics deteriorated. Furthermore, when the load condition or line speed changes, the vibration frequency or natural frequency may change, and optimal vibration isolation characteristics may not be obtained. The present invention has a novel structure that solves these problems, and is lightweight, compact, low-cost, hardly affected by disturbances, and the like, by driving a photoconductor drum, a belt photoconductor drive roller, and the like with high accuracy. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that outputs a high-quality image.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The rotating body drive device of the present invention that achieves the above object transmits the rotating body that is rotatably supported, a driving source that drives the rotating body, and a rotational driving force of the driving source to the rotating body. In the driving device for a rotating body having a driving member for driving, a driven member, and a connecting means, the connecting means comprises a driving connecting member and a driven connecting member, and the driving connecting member includes a flexible elastically deformable member. An elastic member having a conductive beam-like portion and a fluid-filled vibration isolating means fixed in surface contact with one surface of the flexible beam-like portion, and the driven connecting member has a connecting projection member. The connecting projection member is brought into contact with and connected to the flexible beam-like portion, and the rotational driving force of the driving source is transmitted to the rotating body through the connecting means. (Claim 1).
[0019]
The rotating body drive device of the present invention that achieves the above object includes a rotating body that is rotatably supported, a driving source that drives the rotating body, and a rotational driving force of the driving source applied to the rotating body. In a drive device for a rotating body having a drive member for transmitting, a driven member, and a transmitting means comprising a connecting means, the connecting means comprises a drive connecting member and a driven connecting member, and the drive connecting member is connected An elastic body member having an elastically deformable flexible beam-like portion, and a fluid-filled type fixed in surface contact with one surface of the flexible beam-like portion. Anti-vibration means is provided, and the connecting projection member of the drive connecting member is brought into contact with and connected to the flexible beam-like portion of the driven connecting member, and the rotational driving force of the drive source is applied to the connecting means. Is transmitted to the rotating body via That (claim 2).
[0020]
An image forming apparatus of the present invention that achieves the above object holds at least an image carrier that carries an image, an image forming unit that forms an image on the image carrier, and the image carrier or the image carrier. In an image forming apparatus, comprising: a drive source for driving and rotating a rotating body; and a transmitting means including a driving member, a driven member, and a connecting means for transmitting a rotational driving force of the driving source to the image carrier or the rotating body. The connecting means includes a driving connecting member and a driven connecting member, and the driving connecting member or the driven connecting member includes an elastic body member having a flexible beam-like portion that can be elastically deformed, and the flexible beam-like member. A fluid-filled vibration isolating means fixed in surface contact with one surface of the part, wherein the fluid-filled vibration-proof means includes a viscoelastic member on the side contacting the flexible beam-like part, A box that is closed by an elastic member. A partition plate having an orifice for fluid distribution, a first fluid chamber and a second fluid chamber partitioned by the partition plate, and an anti-vibration rubber film for movably partitioning the second fluid chamber and the air chamber The fluid contained in the first fluid chamber and the second fluid chamber of the fluid-filled vibration isolating means is an electrorheological fluid whose viscosity reversibly changes depending on whether the electric field is on or off, or an electric field Electromagnetic viscous fluid in which the shear stress of the fluid changes due to simultaneous application of a magnetic field, and is controlled to obtain optimal vibration isolation characteristics in accordance with changes in drive system load conditions and line speed (Claim 7).
[0021]
In addition, the image forming apparatus of the present invention that achieves the above object transmits a rotating body that is rotatably supported, a driving source that drives the rotating body, and a rotational driving force of the driving source to the rotating body. In the driving device for a rotating body having a driving member, a driven member, and a transmitting means comprising a connecting means, the connecting means comprises a driving connecting member and a driven connecting member, and the driving connecting member or the driven connecting member includes An elastic body member having an elastically deformable flexible beam-like portion; and a fluid-filled vibration isolating means fixed in surface contact with one surface of the flexible beam-like portion; The vibration isolating means has a viscoelastic member on the side in contact with the flexible beam-shaped portion, and a box body closed by the viscoelastic member, and the box body includes a plurality of fluid circulation channels. A partition plate having an orifice, and a first fluid chamber partitioned by the partition plate Two fluid chambers, an anti-vibration rubber film member that divides the second fluid chamber and the air chamber movably, and a plurality of on-off valves that can open and close the plurality of orifices, and the drive connecting member The driven connecting member connected to the driven connecting member or the driving connecting member connected to the driven connecting member is provided with a protruding member, and the protruding member is brought into contact with and connected to the flexible beam-like portion to drive the driving member. A driving means for transmitting the rotational driving force of the source to the rotating body via a connecting means comprising the driving connecting member and a driven connecting member, and for operating the on-off valve to be opened and closed, and a control for controlling the driving means And opens and closes a predetermined on-off valve so that the amount of fluid flowing through the orifice can be variably controlled, and control is performed so as to obtain optimal vibration isolation characteristics in accordance with changes in drive system load conditions and line speed. It is characterized by Than it (claim 8).
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Prior to the description of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of a color printer which is an example of an image forming apparatus equipped with the rotating body (photosensitive drum) of the present invention will be described with reference to the cross-sectional configuration diagram of FIG.
[0023]
In this color printer, each color toner image sequentially formed on a photosensitive drum is superimposed, and then transferred onto a recording sheet at a time by a transfer unit to form a color image, and then separated from the image carrier surface by a separating means. This is a color image forming apparatus of a peeling type.
[0024]
In FIG. 1,
[0025]
After the
[0026]
At the periphery of the
[0027]
First, yellow of the first color is developed by a developer carrier (hereinafter referred to as a developing sleeve) 141 that contains a magnet and rotates while holding the developer. The developer consists of a carrier with a ferrite core and an insulating resin coating around it, and a toner containing polyester as a main material and a pigment according to the color and a charge control agent, silica, titanium oxide, etc. The developer is regulated to a developer layer thickness of 100 to 600 μm on the developing
[0028]
The gap between the developing
[0029]
After the first color visualization is completed, the second color magenta image forming process is started, and uniform charging is performed again by the
[0030]
The photosensitive member charging potential V is again applied over the entire surface of the
[0031]
For the third color cyan and the fourth color black, an image forming process similar to that of the second color magenta is performed, and a four-color visible image is formed on the circumferential surface of the
[0032]
The toner supply device for controlling and supplying new color toners to the developing
[0033]
On the other hand, one transfer material (transfer paper or the like) P carried out from the
[0034]
In the transfer area, the transfer means 17 for applying a voltage for transferring the toner image to the peripheral surface of the
[0035]
Next, the transfer material P is neutralized by a separating means 18 such as a sawtooth electrode, separated from the peripheral surface of the
[0036]
On the other hand, the
[0037]
FIG. 2A is a perspective view showing the
[0038]
The drive mechanism 30 includes a drive motor (drive source) M1 such as a pulse motor and
[0039]
A
[0040]
In the illustrated embodiment, the
[0041]
FIG. 3A is a perspective view showing the
[0042]
FIG. 3B is a front view showing the structure of one embodiment of the connecting
[0043]
The connecting means comprises a drive connecting member and a driven connecting member. The drive connecting member includes an
The
[0044]
In the drive connecting member of this embodiment, a fluid-filled
[0045]
The coupling
[0046]
3 indicate the direction of insertion of the connecting
FIG. 4 shows another embodiment of the connecting means. In the figure, parts having the same functions as those in FIG.
[0047]
As shown in the perspective view of FIG. 4A, the coupling
[0048]
5A is a cross-sectional view of the fluid-filled
[0049]
The fluid-filled
[0050]
As the connecting
[0051]
In the
[0052]
The fluid-filled
[0053]
The fluid-filled vibration isolating means 37 having such characteristics is used for connecting the flexible beam-shaped
[0054]
The inventor uses the fluid-filled vibration isolating means 37 having a JIS rubber hardness of 61 degrees for the
[0055]
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment in which the rotating body driving device of the present invention is applied to belt photosensitive member driving. In the figure, parts having the same functions as those in FIG. Further, differences from the embodiment will be described.
[0056]
A driving force from the driving motor (driving source) M1 is transmitted from the
[0057]
The speed unevenness transmitted to the
[0058]
7A is a side view of the connecting member (coupling) 107, and FIGS. 7B and 7B are cross-sectional views of the connecting
[0059]
The connecting
[0060]
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the excitation frequency and the gain of the transfer function (vibration transmissibility indicating the ratio of the output frequency to the input frequency).
[0061]
The conventional solid type anti-vibration rubber has the characteristic that if the loss factor is increased, the resonance is suppressed, but the anti-vibration area goes in the direction of deterioration, whereas the viscous fluid, the orifice, the anti-vibration rubber member, Thus, the loss factor can be increased in the resonance region, and the loss factor can be decreased in the vibration isolation region. Therefore, ideal vibration characteristics as shown in FIG. 6 are exhibited.
[0062]
With the above configuration, the fluid-filled
[0063]
Further, by adopting the
[0064]
Recently, a control type vibration isolator capable of actively controlling dynamic characteristics has been developed so that ideal vibration isolation characteristics can be obtained in response to changes in external force. There are a mechanical control system and a control system using an electrorheological fluid (ER fluid). The ER fluid is a fluid having a property that the viscosity changes according to the strength of the electric field when placed in an electric field, and has a feature that the reaction is reversible and the reaction time is short. An electrorheological viscous fluid (EMR fluid) is a fluid in which composite particles sensitive to an electric field and a magnetic field are dispersed in an electrically insulating solvent, and the shear stress of the EMR fluid is reduced by a synergistic effect by simultaneous application of the electric field and the magnetic field. Variable control.
[0065]
FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the rotating body drive device.
[0066]
The fluid filled type
[0067]
When it is detected that the rotating body load condition of the
[0068]
FIG. 10 is a characteristic diagram showing changes in transfer function when control is performed using ER fluid or EMR fluid.
[0069]
In a machine with two line speeds, the natural frequency and damping coefficient of the transfer function are changed by controlling the viscosity of the fluid based on the motor speed information when the line speed is changed from the
[0070]
As a result, speed unevenness near the resonance region and even high-frequency speed unevenness can be reduced efficiently, and it is stable and strong against disturbances such as vibration from the development drive unit or load fluctuations of the cleaning blade, transfer roller, etc. A drive system is obtained. Further, even when the load conditions and the line speed change, an optimum vibration isolation characteristic can be obtained, and a stable drive system can be obtained.
[0071]
FIG. 10 shows the position of the speed unevenness component accompanying the change in the transfer function and the line speed when the viscous fluid is controlled, and the transfer function is controlled so that these relationships do not resonate.
[0072]
FIG. 11A is a block diagram showing still another embodiment of the rotating body drive device, and FIG. 11B is a cross-sectional view of the fluid-filled vibration isolating means 38. In the figure, parts having the same functions as those in FIGS. 5 and 9 are denoted by the same reference numerals. Further, differences from the embodiment will be described. This is an embodiment in which control is performed by applying a fluid-filled vibration isolating means having a plurality of
[0073]
A
FIG. 12 is a characteristic diagram showing changes in the transfer function when mechanical control is performed.
[0074]
In a machine with two line speeds, the natural frequency and damping coefficient of the transfer function are changed by controlling the viscosity of the fluid based on the motor speed information when the line speed is changed from the
[0075]
The main configuration is as shown in FIG. In machines with two line speeds, the natural frequency and damping coefficient of the transfer function are controlled by controlling the number of orifices based on the motor speed information when the line speed changes from the
[0076]
FIG. 12 shows the position of the speed unevenness component accompanying the change of the transfer function and the change of the line speed when controlled, and the transfer function is controlled so that these relationships do not resonate. That is, when the line speed is 1, the number of orifices is controlled to 2 (382A, 382B), and when the line speed is 2, the number of orifices is controlled to 1 (382A).
[0077]
FIG. 13 is a cross-sectional configuration diagram showing another embodiment of a color image forming apparatus to which the rotating body driving device of the present invention is applied.
[0078]
In addition, about the code | symbol used in drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the part which has the same function as FIG. Further, differences from the above embodiment will be described.
[0079]
The
[0080]
In the color image forming apparatus according to the present invention, a plurality of image forming units (four sets in the figure) including charging means, image exposing means, and developing means are arranged around the
[0081]
11Y, 11M, 11C, and 11K are scorotron chargers (hereinafter referred to as chargers 11 (Y, M, C, and K)), which are held at a predetermined potential with respect to the above-described organic photoreceptor layer of the
[0082]
13Y, 13M, 13C, and 13K are image exposure means (hereinafter referred to as exposure optical system 13 (Y, M, C, K)) that perform image exposure based on the image signal, and are arranged in the axial direction of the
[0083]
[0084]
Each of the developing units 14 (Y, M, C, K) is charged by the charger 11 (Y, M, C, K) described above, and image exposure is performed by the exposure optical system 13 (Y, M, C, K). The electrostatic latent image formed on the
[0085]
The document image is stored in the memory once as an image signal for each color of Y, M, C, and K, in an image reading device separate from the present device, and an image read by the image sensor or an image edited by a computer. Stored.
[0086]
When the image recording is started, the
[0087]
After the
[0088]
The latent image is reversely developed by the developing
[0089]
Next, the
[0090]
By the same process, the
[0091]
The exposure of the organic photosensitive layer of the
[0092]
The color toner image formed on the peripheral surface of the
[0093]
The
[0094]
By providing the connecting
[0095]
A color toner image composed of a plurality of colors attached to the circumferential surface of the
[0096]
A
[0097]
On the other hand, the transfer material P is carried out and fed to the
[0098]
The
[0099]
The transfer material P that has received the transfer of the color toner image is de-charged, transported to the fixing
[0100]
By providing the
[0101]
FIG. 14 is a cross-sectional configuration diagram of a color image forming apparatus using an
[0102]
Also in this color image forming apparatus, the
[0103]
FIG. 15 is a cross-sectional configuration diagram showing still another embodiment of a color image forming apparatus to which the rotating body driving device of the present invention is applied.
[0104]
As in FIG. 13, this color image forming apparatus has a charging means 11 (Y, M, C, K), an image exposure means 13 (Y, M, C, K), and a developing means around the
[0105]
The
[0106]
Four sets of charging means 11 (Y, M, C, K), image exposure means 13 (Y, M, C, K), and developing
[0107]
When the image recording is started, the driving motor rotates and the
[0108]
Next, a potential is applied to the
[0109]
By the same process, a cyan (C) toner image corresponding to the third color signal is further obtained by the scorotron charger 11 (C), the image exposure means 13 (C), and the developing device 14 (C). (K), a black (K) toner image corresponding to the fourth color signal is sequentially superimposed by the image exposure means 13 (K) and the developing device 14 (K) and is formed within one rotation of the
[0110]
In the developing operation by the developing units 14 (Y), 14 (M), 14 (C), and 14 (K), the developing sleeves 141 (Y), 141 (M), 141 (C), and 141 (K) are respectively applied. On the other hand, a developing bias to which direct current or further alternating current is applied is applied, non-contact development is performed with a one-component or two-component developer attached on the developing
[0111]
Thus, the color toner image formed on the peripheral surface of the
[0112]
The transfer paper that has received the transfer of the toner image is separated from the peripheral surface of the
[0113]
On the other hand, the
[0114]
Also in this embodiment, the driving
[0115]
In addition, the rotating body driving device of the present invention is configured such that, for example, a photosensitive film is wound around a drum-shaped rotating body, and the rotating body is rotated at a uniform speed while scanning with a polygon mirror or the like. Even if it is applied to a recording apparatus that performs recording, an excellent effect can be obtained.
[0116]
According to the present invention, the natural frequency of torsion of the rotating body is dominantly controlled by the first elastic member (beam portion), and the damping coefficient is dominantly controlled by the second elastic member (viscoelastic body). And the degree of design freedom is greatly improved. The fact that the natural frequency and damping coefficient of the rotating body drive system can be set freely means that, as a specific effect, in the region where the frequency is higher than the natural frequency, the gain of the transfer function is inherently reduced. The effect of the damping member is reduced, and the gain of the transfer function itself is reduced due to the effect of the damping member, resulting in an effect that the resonance level near the natural frequency is lowered, and the speed related to the rotating body drive as a whole. It is possible to obtain an effect that unevenness is efficiently reduced and the rotating body driving accuracy is remarkably improved.
[0117]
As a result, it is possible to obtain a stable drive system that is strong against disturbances such as speed variations in the vicinity of the resonance region, vibrations from the development drive unit in the image forming apparatus, and load fluctuations such as blades and transfer rollers.
[0118]
【The invention's effect】
Since the influence of the load fluctuation and the speed variation of the drive system can be extremely reduced by the driving device of the rotating body according to the present invention, the rotating body and the photosensitive drum for forming an image can always obtain highly accurate and stable rotation. Moreover, even when the load conditions and the line speed change, the optimum vibration-proof characteristic can be obtained, so that the drive can be performed with higher accuracy than the conventional solid type (Claims 1 and 2).
[0119]
The image forming apparatus equipped with the rotating body driving device according to the present invention significantly reduces the small pitch banding, which is a major image trouble caused by the unevenness of the speed of the photosensitive member, and makes this a level that cannot be recognized by humans. It is possible to provide an image with high image quality stably (claims 7 and 8).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a color printer which is an example of an image forming apparatus equipped with a rotating body driving device of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view and a partial cross-sectional view showing a photosensitive drum and a driving mechanism.
FIG. 3 is a perspective view showing a photosensitive drum and connecting means, and a front view showing a structure of a connecting elastic body.
FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the photosensitive drum and connecting means and a front view showing the structure of the connecting elastic body.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a fluid-filled vibration isolating means and a cross-sectional view taken along line AA of the fluid-filled vibration-proof means.
FIG. 6 is a configuration diagram showing an embodiment in which the rotating body driving device of the present invention is applied to belt photosensitive body driving.
FIG. 7 is a side view and a cross-sectional view of a connecting member.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between an excitation frequency and a gain of a transfer function.
FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of a rotating body drive device.
FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a change in transfer function when control is performed using an ER fluid or an EMR fluid.
FIG. 11 is a block diagram showing still another embodiment of a driving device for a rotating body and a cross-sectional view of a fluid filled type vibration isolating means.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a change in transfer function when mechanical control is performed.
FIG. 13 is a cross-sectional configuration diagram showing another embodiment of a color image forming apparatus to which the rotating body driving device of the present invention is applied.
FIG. 14 is a cross-sectional configuration diagram illustrating an embodiment of a color image forming apparatus including an intermediate transfer drum to which the rotating body driving device of the present invention is applied.
FIG. 15 is a cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of a color image forming apparatus provided with a belt photoreceptor to which the rotating body driving device of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
10 Rotating body (photosensitive drum, image carrier)
101 Flange
104 flywheel
108,44 Drive roller
110 belt photoreceptor
111 Electric field generation means
112 Fluid control unit
113 Motor controller
114 Process control unit
115 Orifice controller
30 Drive mechanism
34 Drive gear (drive transmission member)
35 Elastic body for connection (elastic body member, drive connection member)
351 Both ends support beam (flexible beam)
352 Cantilever beam (flexible beam)
36 Connection projection member (driven connection member)
37,38 Fluid-filled vibration isolating means
371 Viscoelastic member
372 divider
372A, 382A, 382B Orifice
373 first fluid chamber
374 Second fluid chamber
375 Air chamber
376 Anti-vibration rubber member
381 Movable plate
381A opening
M1, M2 drive motor (drive source)
Claims (8)
前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記従動連結部材は連結用突起部材を有し、前記可撓性梁状部に前記連結用突起部材を当接させて連結させ、前記駆動源の回転駆動力を前記連結手段を介して前記回転体に伝達することを特徴とする回転体の駆動装置。Rotation having a rotating body that is rotatably supported, a driving source that drives the rotating body, a driving member that transmits the rotational driving force of the driving source to the rotating body, a driven member, and a connecting means. In the body drive device,
The connection means includes a drive connection member and a driven connection member. The drive connection member includes an elastic body member having an elastically deformable flexible beam-like portion and a surface on the one surface of the flexible beam-like portion. A fluid-filled vibration isolating means fixed in contact with each other, wherein the driven connecting member has a connecting projection member, and the connecting projection member is brought into contact with and connected to the flexible beam-shaped portion. Rotating body driving device characterized in that the rotational driving force of the driving source is transmitted to the rotating body via the connecting means.
前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材は連結用突起部材を有し、前記従動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記駆動連結部材の連結用突起部材を前記従動連結部材の前記可撓性梁状部に当接させて連結させ、前記駆動源の回転駆動力を前記連結手段を介して前記回転体に伝達することを特徴とする回転体の駆動装置。Rotation having a rotating body that is rotatably supported, a driving source that drives the rotating body, a driving member that transmits the rotational driving force of the driving source to the rotating body, a driven member, and a connecting means. In the body drive device,
The connecting means includes a driving connecting member and a driven connecting member, the driving connecting member has a connecting projection member, and the driven connecting member has an elastic member having an elastically deformable flexible beam. And a fluid-filled vibration isolating means fixed in surface contact with one surface of the flexible beam-shaped portion, and the projecting member for coupling of the drive coupling member is used as the flexible beam of the driven coupling member. A rotating body driving device, wherein the rotating body is brought into contact with each other and connected, and the rotational driving force of the driving source is transmitted to the rotating body via the connecting means.
前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材又は従動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記流体封入型防振手段は、前記可撓性梁状部に当接する側に粘弾性部材と、該粘弾性部材に閉蓋された箱体とを有し、該箱体内には、流体流通用のオリフィスを有する仕切り板と、該仕切り板により仕切られた第1の流体室と第2の流体室と、前記第2の流体室と空気室とを移動可能に仕切る防振ゴム膜部材とを備え、前記流体封入型防振手段の第1の流体室及び第2の流体室内に収容される流体は、電界のオン、オフにより粘度が可逆的に変化する電気粘性流体、又は電界及び磁界の同時印加により流体の剪断応力が変化する電気磁気粘性流体であり、駆動系の負荷条件、ラインスピードの変化に応じて最適な防振特性を得るように制御することを特徴とする画像形成装置。An image carrier that carries at least an image; an image forming unit that forms an image on the image carrier; a drive source that drives and rotates the image carrier or a rotating body that holds the image carrier; In an image forming apparatus comprising: a driving member for transmitting a rotational driving force to the image bearing member or the rotating member; a transmitting member comprising a driven member and a connecting member;
The connection means includes a drive connection member and a driven connection member. The drive connection member or the driven connection member includes an elastic member having a flexible beam-shaped portion that can be elastically deformed, and the flexible beam-shaped portion. A fluid-filled vibration isolating means fixed in surface contact with the one surface, the fluid-filled vibration-proof means comprising a viscoelastic member on the side in contact with the flexible beam-like portion, and the viscoelasticity A box closed by a member, and in the box, a partition plate having an orifice for fluid circulation, a first fluid chamber and a second fluid chamber partitioned by the partition plate, A vibration isolating rubber film member that divides the second fluid chamber and the air chamber in a movable manner, and the fluid accommodated in the first fluid chamber and the second fluid chamber of the fluid-filled vibration isolating means is: Electrorheological fluid whose viscosity changes reversibly by turning the electric field on or off, or by applying electric and magnetic fields simultaneously An electric magnetorheological fluid shear stress of the body is changed, the load condition of the drive system, an image forming apparatus and controls so as to obtain an optimum vibration damping characteristics in response to changes in line speed.
前記連結手段は駆動連結部材と従動連結部材とから成り、前記駆動連結部材又は従動連結部材には、弾性変形可能な可撓性梁状部を有する弾性体部材と、前記可撓性梁状部の一面に面接触して固定された流体封入型防振手段とが設けられ、前記流体封入型防振手段は、前記可撓性梁状部に当接する側に粘弾性部材と、該粘弾性部材に閉蓋された箱体とを有し、該箱体内には、流体流通用の複数のオリフィスを有する仕切り板と、該仕切り板により仕切られた第1の流体室と第2の流体室と、前記第2の流体室と空気室とを移動可能に仕切る防振ゴム膜部材と、前記複数の各オリフィスを開閉可能にする複数の開閉弁とを備え、前記駆動連結部材に連結する従動連結部材、又は、前記従動連結部材に連結する駆動連結部材には、突起部材が固設され、前記突起部材を前記可撓性梁状部に当接させて連結させ、前記駆動源の回転駆動力を前記駆動連結部材と従動連結部材とから成る連結手段を介して前記回転体に伝達するとともに、前記開閉弁を開閉可能に作動させる駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段とにより、所定の開閉弁を開閉させて、前記オリフィスを流通する流体量を可変に制御可能にし、駆動系の負荷条件、ラインスピードの変化に応じて最適な防振特性を得るように制御することを特徴とする画像形成装置。Rotating body supported rotatably, a driving source for driving the rotating body, a transmission means comprising a driving member, a driven member and a connecting means for transmitting the rotational driving force of the driving source to the rotating body; In the drive device of the rotating body having
The connection means includes a drive connection member and a driven connection member. The drive connection member or the driven connection member includes an elastic member having a flexible beam-shaped portion that can be elastically deformed, and the flexible beam-shaped portion. A fluid-filled vibration isolating means fixed in surface contact with the one surface, the fluid-filled vibration-proof means comprising a viscoelastic member on the side in contact with the flexible beam-like portion, and the viscoelasticity A box closed by a member, and a partition plate having a plurality of orifices for fluid distribution in the box, and a first fluid chamber and a second fluid chamber partitioned by the partition plate And a vibration-insulating rubber film member that divides the second fluid chamber and the air chamber in a movable manner, and a plurality of on-off valves that allow the plurality of orifices to be opened and closed, and is connected to the drive connecting member A protrusion member is fixed to the connecting member or the drive connecting member connected to the driven connecting member. The projecting member is brought into contact with and connected to the flexible beam-like portion, and the rotational driving force of the driving source is transmitted to the rotating body through a connecting means including the driving connecting member and a driven connecting member. And by opening and closing a predetermined opening and closing valve by a driving means for operating the opening and closing valve to be opened and closed and a control means for controlling the driving means, the amount of fluid flowing through the orifice can be variably controlled. An image forming apparatus characterized in that control is performed so as to obtain an optimum anti-vibration characteristic according to a load condition of a drive system and a change in line speed.
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